נגיפים viruses

וירוס פרוש מילולי רעל, ארס. נגיפים מלשון מגיפה וירוס פרוש מילולי רעל, ארס. נמצא בנוזל מסונן של נגיף מוזאיקת הטבק. הנגיף הוא פרזיט מוחלט, ללא אנזימים או מנגנונים הדרושים למטבוליזים או להתרבות. משתמשים במנגנוני הגוף. בקטריופאג'ים- אוכלי חיידקים קלסיפיקציה- מבוססת על המחלה הנגרמת ע"י הנגיף.

השוואה בין וירוסים לחיידקים חיידקים (Bacteria) וירוסים (Viruses) מאפיינים קיים (דנ"א) קיים (דנ"א/ רנ"א) חומר תורשתי 2-0.5 מיקרומטר (ניתן לראותם במיקרוסקופ אור) 300-20 ננומטר (לא ניתן לראותם במיקרוסקופ אור) גודל קיימת לא קיימת גדילה (חלוקת תא לשניים) (שכפול החומר התורשתי ועטיפתו בקופסית) * התרבות טפילים חלקיים טפילים מוחלטים עצמאות * ההתרבות מתקיימת אך ורך בתוך תא חי (תא מאכסן- תא פונדקאי)

השוואה בין וירוסים לחיידקים (המשך) חיידקים (Bacteria) וירוסים (Viruses) מאפיינים קיים קיים * ייצור חלבונים קיימת לא קיימת תנועה לפי הסיסטמטיקה הקלאסית לפי התא המאכסן מיון על ידי אנטיביוטיקה חיסון מונע, חיזוק מערכת החיסון, פגיעה בהתפתחות הוירוס דרכי טיפול במחלה * יצירת החלבונים מתקיימת בתוך תא חי (תא מאכסן- תא פונדקאי) תוך שימוש במנגנוני התא.

מחלה ויראלית או בקטריאלית ? שעלת הפה והטלפיים בבקר שפעת איידס חזרת דיזינטריה אנטרקס חצבת דלקת קרום המוח אדמת אבעבועות רוח דלקת ריאות אנגינה שיתוק ילדים (פוליו)

מחלה ויראלית או בקטריאלית ? שעלת- ויראלי הפה והטלפיים בבקר- בקטריאלי שפעת- ויראלי איידס- ויראלי חזרת- ויראלי דיזינטריה- בקטריאלי אנטרקס- בקטריאלי חצבת- ויראלי דלקת קרום המוח- בקטריאלי ויראלי אדמת- ויראלי אבעבועות רוח- ויראלי דלקת ריאות- בקטריאלי אנגינה- בקטריאלי שיתוק ילדים (פוליו)- ויראלי

נגיפים בהיסטוריה בני האדם הקדמונים היו מודעים להשפעות של הנגיפים. שימוש בגופות במלחמות בני האדם הקדמונים נהגו לערוך ניסויים בנושא הגורמים והמניעה של מחלות ויראליות

פרעה רעמסס ה- 5 פרעה רעמסס ה-5 מת ב- 1,196 לפני הספירה פרעה רעמסס ה-5 מת ב- 1,196 לפני הספירה ממחלת אבעבועות השחורות. הוכחה לכך היא שמומיתו נמצאה עם פצעים שהושוו לחולים של ימינו

צורות שונות של נגיפים המשותף לצורות השונות: חומר תורשתי (גנומי)- דנ"א או רנ"א קופסית -מבנה חלבוני. מעטפת חיצונית- (לחלקם) שומנים וחלבונים אנזימים ראש, צוואר, זנב, ולוחות בסיס (בקטריופאג'ים)

הקופסית ( (Capsid מבנה חלבוני המקיף את החומר התורשתי הקופסית מקנה לנגיף את צורתו האופיינית החומר התורשתי ביחד עם הקופסית נקראת נוקלאוקפסיד הקופסית מגנה על החומר התורשתי מפני השפעות הסביבה לקופסית תפקיד בתהליכי התקשרות וחדירה לתא המאכסן

המעטפת (Envelope) נגיפים רבים מכילים מעטפת חלבונית שומנית העוטפת את הקופסית נגיפים העטופים במעטפת נקראים נגיפים עטופים נגיפים חסרי מעטפת נקראים נגיפים ערומים ברוב המקרים נעטף הנוקלאוקפסיד במעטפת שמקורה בתא המאכסן המעטפת מעורבת בהתקשרות הנגיף לתא המודבק (המאכסן)

החומר התורשתי מכילים דנ"א או רנ"א (בניגוד ליצורים חיים אחרים) נגיפי הרנ"א נגיפי דנ"א מכילים דנ"א או רנ"א (בניגוד ליצורים חיים אחרים) רוב גנום נגיפי הדנ"א מכילים דנ"א דו-גדילי הגנום של נגיפי הדנ"א יכול להיות קווי או מעגלי הגנום של נגיפי הרנ"א יכול להיות דו-גדילי או חד-גדילי

רנ"א ארוז בקופסית חלבונית וירוס מוזאיקת הטבק (TMV)

חתך בנגיף תצלום ממיקרוסקופ אלקטרוני סכימה

שלבים בהדבקת תא בוירוס מסלול ליטי (הוירוס אלים) הוירוס נספח לתא החומר התורשתי של הוירוס חודר לתא החומר התורשתי משוכפל וגורם לתא המאכסן לייצר חלבונים לוירוס החומר התורשתי והחלבונים מתחברים לוירוסים שלמים התא המאכסן מומס והוירוסים פורצים מתוכו תא המאכסן נהרס מסלול ליזוגני (הוירוס מתון) הוירוס נספח לתא החומר התורשתי של הוירוס חודר לתא החומר הגנטי משתלב בגנום התא התא אינו נהרס הוירוס המתון מסוגל להפוך לאלים

מסלול ליטי ומסלול ליזוגני

מחזור החיים/ההתרבות של הוירוסים ניתן לחלק את מחזור ההתרבות של הוירוסים לחמישה שלבים: 1) ספיחה של הנגיף לשטח הפנים של התא המאכסן. 2) חדירה של הנגיף לתא. חדירה של הגנום בלבד תוך כדי השלת הקופסית/ חדירה עם הקופסית וללא המעטפת והשלת הקופסית בתא (התפשטות). 3) סינתזה- בניה של מרכיבי הנגיף. מורכב משני שלבים: א. שכפול הגנום הנגיפי. ב. התבטאות הגנום - תעתוק וסינתזה של חלבונים. 4) הבשלה- הרכבת הוויריונים מהגנום והחלבונים. הרכבת הקופסית החלבונית מן החלבונים הבודדים וצירוף חומצת הגרעין, הגנום. 5) שיחרור הוויריונים מתא המאכסן. לעתים קרובות מלווה שחרור הוויריונים בהרס של תא המאכסן.

בקטריופאז’ים- וירוסים של חיידקים את מי זה מעניין שחיידקים נדבקים בוירוסים ? בקטריופאז’ים (פאז’ים) הנם הוירוסים הנחקרים ביותר מאז תחילת המאה כאשר הפאז’ים זוהו לראשונה, דרך שנות ה- 30 כאשר החלו לחקור אותם לעומק כמודל לוירוסים ועד שימושם ככלי חשוב בביולוגיה מולקולרית ובריפוי מחלות הפאז’ים מאוד נפוצים בטבע, כמו החיידקים בשיעור נסקור את מחזור החיים/ וההתרבות של בקטריופאזים, וירוסים אנימליים ובהמשך הקורס נדבר גם על וירוסים של צמחים

באקטריופאז’ (T-even bacteriophage) קופסית חלבונית (ראש) צוואר חלבוני זנב- מורכב משכבה חלבונית חיצונית דמוית קפיץ (אינה מחוברת לראש) וצינור פנימי חלול הנקרא ליבה (מחובר לראש באמצעות הצוואר) לוחית בסיס- בצורת משושה אשר בכל אחד מקודקודיו מצוי דרבן זנב סיבי זנב יוצאים מהקודקודים דנ”א דו-גדילי גדול יחסית

Adsorption

Penetration

Spontaneous Induction

Replication and Maturation

Release

הדבקת החיידק בפאז'

מחזור התרבות ליטי של באקטריופאז’ T בחיידק E. Coli - סינתזה הסינתזה מתחילה מרגע שהדנ”א של הפאז’ נכנס לתא החיידק ומשתלב בדנ”א שלו מתחילה סינתזה של חומצות גרעין וחלבונים נגיפיים ונפסקת כליל סינתזת הדנ”א, הרנ”א והחלבונים של החיידק הפאז’ משתמש באנזימים של החיידק כדי לשכפל את הדנ”א שלו

מחזור התרבות ליטי של באקטריופאז’ T בחיידק E. Coli - סינתזה הפאז' משתמש בחלבונים של החיידק לתעתוק ולתרגום של המידע הנגיפי לאנזימים וחלבוני הקופסית בסוף שלב זה מפוזרים בתא החיידק חלקים שונים של הפאז’

מחזור התרבות ליטי של באקטריופאז’ T בחיידק E. Coli - הבשלה האספות - הדנ”א של הפאז’ והקופסיות מתחברים ליצירת ויריונים. חלקי הראש והזנב מתחברים בנפרד ואח”כ מתחברים לקפסיד

מחזור התרבות ליטי של באקטריופאז’ T בחיידק E. Coli - שחרור השלב הסופי של התרבות החיידק הוא שחרור של הויריונים מתא החיידק. הדנ”א הנגיפי מקודד לאנזים הקרוי ליזוזים, האחראי על פירוק הדופן תא החיידק ומאפשר את שחרור הנגיפים. משך הזמן שעובר משלב הספיחה ועד השחרור הוא בין 20 ל- 40 דקות. מספר הויריונים המסונתזים בתא חיידק אחד הנו בין 50 ל- 200.

מחזור ההתרבות של נגיפים אנימליים ספיחה 1) ספיחה- Virus Attachment to Host Cells כמו לבקטריופאז’ים, גם לנגיפים אנימליים יש אתרי קישור לקולטנים מתאימים על גבי שטח הפנים של התא המאכסן. לנגיפים עטופים או ערומים יש מבנים שונים כגון, חודים, זיזים או שקעים הנקשרים לקולטנים ספציפיים על גבי תא המאכסן. רגישות של התא המאחסן.

ספיחה

מחזור ההתרבות של נגיפים אנימליים חדירה 2) חדירה- קיימים שני מנגנוני חדירת נגיף אנימלי לתא: אנדוציטוזה (endocytosis) ואיחוי ((fusion חדירה מוצלחת לתא דורשת שהוירוס יעבור את הממברנה הפלסמטית במקרים מסוימים הוירוס עובר גם את הממברנה הגרעינית.

אנדוציטוזה מרבית הנגיפים חודרים לתא בשיטה זו. התקשרות הנגיף לקולטן על פני שטח התא. ממברנת התא יוצרת גומה לשם נכנס הנגיף. הגומה מצפה את הנגיף ומתקפלת פנימה לתוך התא. הגומה המצופה, השלפוחית, משחררת את הנגיף בתוך התא.

איחוי (fusion) המעטפת של הנגיף מתאחה עם ממברנת התא המותקף. הנוקליאוקפסיד (חומצת הגרעין עטופה בקופסית) משתחרר לתא.

מחזור ההתרבות של נגיפים אנימליים (המשך) 3) סינתזה- לאחר שהנגיף השיל את הקופסית החלבונית שלו בתוך התא, מתחיל שלב הסינתזה של מרכיבי הנגיף: א. שכפול הגנום הנגיפי ב. תעתוק הגנים הנגיפיים וסינתזה של חלבוני הנגיף רוב נגיפי-הדנ"א משכפלים את הדנ"א שלהם בגרעין על ידי האנזימים שלהם, ומסנתזים את הקופסית שלהם וחלבונים אחרים בציטופלזמה על ידי אנזימים של התא המאכסן. נגיפי ה-RNA יוצרים DNA בעזרת חלבון מיוחד RT. החלבונים חוזרים לגרעין ומתחברים עם הדנ"א החדש ליצירת ויריונים 4) שחרור- הויריונים נודדים לעבר ממברנת תא המאכסן ומשתחררים ממנה אל מחוץ לתא ורוכשים את ממברנת התא.

מחזור התרבות של נגיף השפעת

מחזור התרבות של נגיף אנימלי בעל דנ"א/רנ"א חד-גדילי מחזור התרבות של נגיף אנימלי בעל דנ"א/רנ"א חד-גדילי DNA Polymerase סינטזה של DNA דו גדילי סינטזת DNA על בסיס של RNA סינטזת mRNA ע"י RNA Polymerase סינטזת חלבוני הנגיף

גידול נגיפים במעבדה: הדבקות בבני אדם תרביות תאים עיניים מוקדים נגיפיים plaque הדבקות בבני אדם עיניים עור פגוע (שריטה, כוויה) פה דרכי הנשימה מערכת המין, השתן, פי הטבעת חרקים חרקים כמו yelow fever דם ומוצרי דם כמו HBV, HIV, HCV, HTLV העברה טרום לידתית כמו HBV, HIV, HCV, rubela העברה בלידה כמו HSV

סוגי הדבקות בבני אדם מחלה חריפה acute infection influenza, mumps, parainfluenza, rotavirus, hepatitis A, small pox מחלה "רדומה" latent infection Herpes, polio מחלה כרונית chronic infection Hepatitis B, Hepatitis C, meseals מחלה אונקולוגית oncogenic infection RSV, HBV, HTLV I/II, EBV, HPV

מיקרואורגניזמים אאוקריוטיים פטריות – fungi פרוטוזואה – protozoa תולעים – worms ההדבקות אופורטיוניסטיות לתאים יש דופן (אין פוטוסינתזה) תאים יציבים מאוד מחולקים לשמרים- yeasts, ולעובשים - molds

הדבקות פטריטיות mycosis הנפגעים העיקריים הם אנשים בעלי חסר חיסוני: מושתלי אברים/ מח עצם חולי לאוקמיה/ לימפומה חולי AIDS צורת ההדבקה: שטחית – superficial עורית – coetaneous תת עורית – subcutaneous כללית - systemic

Candida albicans נמצאת גם בפלורה טיבעית אבל הופכת אלימה בגלל תנאי סביבה הדבקה של קרומים ריריים mucosa בעיקר בפה בווגינה בצנטרים פתוחים, ובאצבעות הרגליים בעיקר אצל מטופלי סטרואידים, אנטיביוטיקה ארוכה, אצל חולי סוכרת, חוסר איזון הורמונאלי, הריון, שינוי pH. ריפוי קשה וממושך

שמרים- yeasts חד תאיים גדולים מחיידקים מכילים אברונים תוך תאיים יכולים לגדול כתאים בודדים או כקורים ריבוי ע"י הנצה (budding) ובמצבים קשים ריבוי מיני עובשים – molds יוצרים מבנים קוריים מתפצלים ריבוי ע"י נבגים המתפזרים באוויר לעיתים התאים הבוגרים מכילים גרעינים

פרוטוזואה – protozoa חד תאיים אאוקריוטיים (20- 50 mm) חסרי דופן מכילים אברונים תוך תאיים אמבות חסרות צורה נעות על רגל מדומה גורמות לדלקות מעיים ושילשולים Ulcerative colitis דימומים והפרשות מוגלה

טריכנומה טריפנוזומה פלסמודיום בעלי שוטונים נמצאות במעיים או בווגינה מועברים ע"י חרקים נפוצים באפריקה גורמים למחלת השינה פוגעים במערכת העצבים גורמים לcoma ולמוות פלסמודיום גורם המלריה מועבר ע"י חרקים או דקירה מתרבים בתאי דם אדומים

תולעים – worms הדבקות בתנאי חיים נמוכים לחלקם מחזור חיים המערב יותר ממאכסן אחד Tapeworms בעלי ראש המכיל קרס הנאחז במוקוזה הגוף מחולק לסגמנטים בכל סגמנט אברי רביה זכריים ונקביים וכושר הטלת ביצים Flukes מדביקים בעיקר את הראות והכבד לעיתים מצויים בדם

פריונים פּריון (Prion) הוא חלבון זעיר אשר עלול לגרום למחלות המושג הינו שיבוש של ראשי תיבות באנגלית של Proteinacious -infectious particle ("חלקיק חלבוני זיהומי"). פריונים גורמים לסדרת מחלות ניווניות של המוח בכמה יונקים, ובכללם האדם. כל מחלות הפריונים גורמות בסופו של דבר למוות, והן חשוכות מרפא. כל מחלות הפריונים באדם נדירות מאוד

מחלות הנגרמות ע"י פריונים sheep Scrapie TME transmissible mink encephalopathy CWD chronic wasting disease BSE bovine spongiform encephalopathy Humans are also susceptible to several prion diseases CJD: Creutzfeld-Jacob Disease GSS: Gerstmann-Straussler-Scheinker syndrome FFI: Fatal familial Insomnia Kuru Alpers Syndrome

מחלות פריונים מחלות פריונים transmissible) (spongiform encephalopathies משפחה של מחלות נדירות המתפתחות לאט וגורמות לנזק נוירוני. הן מאופיינות בזמן אינקובציה ארוך מאוד, וגורמות לשינויים ספוגיים במח. הגורם, פריון, הוא חלבון לא תקין הגורם לקיפול לא תקין של פריונים תאיים במח. הגורמים לנזק מוחי ולהתאפיינות הסימפטומטית של המחלה. מחלות פריונים מהירות וכולן גורמות למוות.